Solution proces, razlike s hidracijo in primeri



The solvatacije je fizikalna in kemična zveza med delci topila in topilom v raztopini. Od koncepta topnosti se razlikuje od dejstva, da med trdno snovjo in njenimi raztopljenimi delci ni termodinamičnega ravnovesja.

Ta zveza je odgovorna, da raztopljene trdne snovi "izginejo" z vidika gledalcev; ko dejansko postanejo delci zelo majhni in na koncu "oviti" z listi molekul topil, zaradi česar jih ni mogoče opazovati..

V zgornji sliki je predstavljena zelo splošna skica solvatacije delca M. M je lahko bodisi ion (M+) ali molekule; in S je molekula topila, ki je lahko katerakoli spojina v tekočem stanju (čeprav je lahko tudi plinasta).

Upoštevajte, da je M obdano s šestimi molekulami S, ki sestavljajo tako imenovano Primarna solvacijska sfera. Druge molekule S na večji razdalji delujejo z Van der Waalsovimi silami s prvim, tvorijo sekundarno solvacijsko sfero in tako naprej, dokler ne pride do nekega reda..

Indeks

  • 1 Solution proces
  • 2 Energetski vidiki
  • 3 Med-molekularne interakcije
  • 4 Razlike s hidracijo
  • 5 Primeri
    • 5.1 Kalcijev klorid
    • 5.2
    • 5.3 Amonijev nitrat
  • 6 Reference

Proces reševanja

Molekularno, kako je proces solvatacije? Zgornja slika povzema potrebne korake.

Molekule topila, modre barve, se najprej uredijo z medsebojnim delovanjem (S-S); in delci (ioni ali molekule) raztopine, vijolične barve, delajo enako z močnimi ali šibkimi M-M interakcijami.

Da bi prišlo do solvatacije, se morata topiti in topiti (druga črna puščica), da se omogoči medsebojno delovanje topila in topila (M-S).

To nujno pomeni zmanjšanje interakcij med raztopljeno snovjo in topilom ter topilom; zmanjšanje, ki zahteva energijo, zato je ta prvi korak endotermičen.

Ko se raztopina in topilo molekularno razširijo, se mešajo in izmenjujejo v prostoru. Vsak vijolični krog v drugi sliki se lahko primerja s tistim na prvi sliki.

Sprememba stopnje urejenosti delcev je lahko podrobno prikazana na sliki; urejeno na začetku in neurejeno na koncu. Posledično je zadnji korak eksotermičen, saj oblikovanje novih M-S interakcij stabilizira vse delce raztapljanja..

Energetski vidiki

Za procesom solvatacije obstaja veliko energetskih vidikov, ki jih je treba upoštevati. Prvič: interakcije S-S, M-M in M-S.

Ko so medsebojne interakcije M-S, to je med topilom in topilom, zelo superiorne (močne in stabilne) v primerjavi s tistimi pri posameznih komponentah, govorimo o eksotermnem procesu solvatacije; zato se v medij sprosti energija, ki jo je mogoče preveriti z merjenjem povečanja temperature s termometrom.

Če pa so interakcije M-M in S-S po drugi strani močnejše od interakcij M-S, potem za "razširitev" potrebujejo več energije, kot jo pridobijo, ko se solatacija konča..

Nato se govori o postopku endotermne solvatacije. V tem primeru se zabeleži zmanjšanje temperature ali pa, kaj je enako, okolica se ohladi.

Obstajata dva temeljna dejavnika, ki narekujeta, ali se topilo raztopi ali ne v topilu. Prva je sprememba entalpije raztapljanja (ΔH)dis), kot je bilo pravkar razloženo, druga pa je sprememba entropije (ΔS) med raztopljeno snovjo in raztopljeno raztopljeno snovjo. Na splošno je ΔS povezana z zgoraj omenjenim povečanjem motnje.

Med-molekularne interakcije

Omenjeno je bilo, da je solvatacija rezultat fizikalne in kemične zveze med topnim sredstvom in topilom; Vendar, kako točno so te interakcije ali sindikati?

Če je raztopina ion, M+, pojavijo se ti ion-dipolne interakcije (M+-S); in če je molekula, bodo dipol-dipolne interakcije ali disperzijske sile iz Londona.

Ko govorimo o dipol-dipolnih interakcijah, je rečeno, da je v M in S. prisoten stalen dipolni moment. Tako je elektronsko bogato območje δ- od M v interakciji s slabo regijo δ + S elektronov. interakcije je nastajanje več solvatnih krog okoli M.

Poleg tega obstaja še ena vrsta interakcij: koordinator. Tukaj molekule S tvorijo koordinacijske (ali dativne) vezi z M, ki tvorijo različne geometrije.

Temeljno pravilo za zapomnitev in napoved afinitete med topilom in topilom je: enaka. Zato se polarne snovi zelo enostavno raztopijo v polarnih topilih; in nepolarne snovi se raztopijo v nepolarnih topilih.

Razlike s hidracijo

Kako se solvatacija razlikuje od hidratacije? Dva identična postopka, razen da so molekule S prve slike substituirane s tistimi vode, H-O-H.

Na zgornji sliki je prikazan kalkulator+ obdano s šestimi molekulami H2O. Upoštevajte, da so atomi kisika (rdeči) usmerjeni proti pozitivnemu naboju, ker je najbolj elektronegativen in ima zato najvišjo negativno gostoto δ.-.

Za prvo kroglo hidracije so druge vodne molekule združene z vodikovimi vezmi (OH2-OH2). To so interakcije med ionskim dipolom. Vendar lahko molekule vode tvorijo tudi koordinacijske vezi s pozitivnim središčem, zlasti če je kovinska.

Tako so znani vodni kompleksi M (OH2)n. Ker je na sliki n = 6, je šest molekul usmerjenih okrog M v oktaedru koordinacije (notranja sfera hidracije). Odvisno od velikosti M+, velikost njegovega naboja in njegova elektronska razpoložljivost je lahko manjša ali večja.

Voda je morda najbolj presenetljivo topilo za vse: raztopi nesorazmerno količino raztopin, je preveč polarno topilo in ima nenormalno visoko dielektrično konstanto (78,5 K)..

Primeri

Spodaj so trije primeri solvatacije v vodi.

Kalcijev klorid

Z raztapljanjem kalcijevega klorida v vodi se sprosti toplota, ko so Ca kationi solvatirani2+ in Cl anioni-. Ca2+ je obdana s številom molekul vode, ki so enake ali večje od šestih (Ca2+-OH2).

Tudi Cl- je obdan z atomi vodika, območjem δ + vode (Cl--H2O). Sproščena toplota se lahko uporabi za taljenje ledenih mas.

.Rea

Pri sečnini gre za organsko molekulo s strukturo H2N-CO-NH2. Ko so solvatirane, H molekule2Ali pa tvorijo vodikove mostove z dvema amino skupinama (-NH2-OH2) in s karbonilno skupino (C = O-H)2O). Te interakcije so odgovorne za njeno veliko topnost v vodi.

Tudi njegovo raztapljanje je endotermno, to pomeni, da ohlaja posodo za vodo, kjer je dodana.

Amonijev nitrat

Amonijev nitrat, tako kot sečnina, je raztopina, ki ohlaja raztapljanje po solvataciji njegovih ionov. NH4+ solvati na podoben način kot Ca2+, čeprav je verjetno zaradi tetraedrične geometrije, ima manj H molekul2Ali okoli njega; in NO3- solvati na enak način kot Cl anioni- (OH2-O2NO-H2O).

Reference

  1. Glasstone S. (1970). Pogodba o kemiji in fiziki. Aguilar, S.A., Madrid, Španija.
  2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
  3. Ira N. Levine. (2014). Načela fizikalne kemije. Šesta izdaja. Mc Graw Hill.
  4. Kemični slovar. (2017). Opredelitev reševanja Vzpostavljeno iz: chemicool.com
  5. Belford R. (s.f.). Solution procesi. Kemija LibreTexts. Vzpostavljeno iz: chem.libretexts.org
  6. Wikipedija. (2018). Solvation Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  7. Hardinger A. Steven. (2017). Ilustrirani glosar organske kemije: Solvation. Vzpostavljeno iz: chem.ucla.edu
  8. Surf Guppy. (s.f.). Proces reševanja Vzpostavljeno iz: surfguppy.com